Schulcurriculum Biologie

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1 Schulcurriculum Biologie Jg. 11 und 12 Grundlage: Bildungspläne Baden-Würtemberg (2004) / Kerncuriculum KMK (2011) Stand: November 2012 Kursiv geschriebene Angaben und die schulspezifischen Hinweise sind Ergänzungen zum Kerncurriculum und können nicht Bestandteil der gemeinsam mit den dt. Schulen Sao Paulos aufzustellenden schriftlichen Abituraufgaben sein.

2 Schulcurriculum Biologie EAC Sek II Kursive Inhalte sind fakultativ und auf schulübergreifenden Tagungen in Sao Paulo ergänzt worden. Sie können ebenso wenig Bestandteil der gemeinsamen schriftlichen Abituraufgaben sein wie die bei den schulspezifischen Hinweisen aufgeführten Ergänzungen. Die Inhalte von 12/2 können ebenfalls nicht für die schriftliche Abiturprüfung verwendet werden. Übergeordnete Kompetenzen Sachkompetenz - die Basiskonzepte (Struktur und Funktion, Reproduktion, Kompartimentierung, Steuerung und Regelung, Stoff- und Energieumwandlung, Information und Kommunikation, Variabilität und Angepasstheit, Geschichte und Verwandtschaft) nennen, beschreiben und mit ihrem Fachwissen in Beziehung setzen und vernetzen - den interdisziplinären Charakter biologischer Forschung - die Bedeutung von Fachkenntnissen für die Ausbildung eines naturwissenschaftlich begründeten Weltbildes Methodenkompetenz Naturwissenschaftliche und fachspezifische Methoden - Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen, durchführen, protokollieren und auswerten sowie Fehlerbetrachtungen vornehmen - mikroskopische Präparate mikroskopieren und zeichnerisch darstellen sowie mikroskopische Bilder auswerten - einfache Bestimmungsschlüssel anwenden - di experimentelle Methode anwenden: naturwiss. Fragestellungen erschließen, Hypothesen bilden, Hypothesen experimentell überprüfen, Ergebnisse im Hinblick auf die Fragestellung prüfen - Modelle im Erkenntnisprozess nutzen sowie sich kritisch damit auseinandersetzen - biologische Sachverhalte beschreiben, vergleichen und klassifizieren sowie Fachtermini definieren - Ursache-Wirkungs-Beziehungen ableiten und biologische Sachverhalte begründen - biologische Sachverhalte erklären und interpretieren

3 Kommunikation - Informationen sachkritisch analysieren, strukturieren und adressatengerecht präsentieren - Informationen aus Texten, Schemata, Grafiken, symbolischen Darstellungen wie chemische Gleichungen, Diagramme und Tabellen in andere Darstellungsformen umwandeln - Methoden und Ergebnisse biologischer Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente in geeigneter Form darstellen und damit argumentieren - Zwischen Alltags- und Fachsprache unterscheiden und naturwissenschaftliche Fachbegriffe sachgerecht anwenden Reflexion - in verschiedenen Kontexten biologische Sachverhalte erkennen - Entscheidungen, Maßnahmen und Verhaltensweisen auf der Grundlage von Fachkenntnissen unter Beachtung verschiedener Perspektiven ableiten und bewerten - Bedeutung, Tragweite und Grenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisse, Methoden und deren Anwendung bewerten - die Stellung des Menschen, sein Verhalten und Handeln im System der Natur kritisch reflektieren - Einflüsse biologischer Erkenntnisse auf das Weltbild des Menschen reflektieren Selbst- und Sozialkompetenz - ihr Lernen und Arbeiten organisieren - selbstständig und situationsbezogen Lernstrategien und Arbeitstechniken anwenden sowie eigene Lernwege reflektieren und Lernergebnisse bewerten - das eigene Arbeits- und Sozialverhalten sowie das anderer Personen einschätzen Die ausgewiesenen übergeordneten Kompetenzen sind im Kontext mit den in den Themenbereichen festgelegten Kompetenzen bzw. Inhalten zu entwickeln.

4 Themenbereiche 11/1 1. Cytologie 2. Stoffwechsel Kompetenzen Inhalte Zeit Method. Schwerpkt. Schulspezifische Hinweise Thema Cytologie Zelle als Struktur- und Funktionseinheit - den Aufbau von Zellen beschreiben und die Zelle als Struktur- und Funktionseinheit - die Bedeutung der Zellbestandteile für das Leben der Zelle - Frischpräparate von pflanzlichen Zellen herstellen und mikroskopieren - mikroskopische Bilder zeichnerisch darstellen und auswerten Zellbestandteile und ihre Funktionen (pflanzliche und tierische Zellen) LM Bau von tierischen und pflanzlichen Zellen Realisierung der Lebensmerkmale am Beispiel der Euzyte Überblick über Bau und Funktion weiterer Organellen kann gegeben werden Historische Aspekte Zelle, Mikroskop Vgl. LM EM Bild 6-8St. Frischpräparate herstellen und mikroskopieren LM Zeichnungen erstellen Auswerten von mikroskopischen Zeichnungen Bau und Funktion: ER, Ribosomen, Golgi Apparat Mikroskopieren von Elodea Mundschleimhaut Einfärben des Zellkerns Auswertung EM Bilder Evtl. Exkursion UFRJ EM Abteilung - Zellen als lebende Systeme beschreiben

5 Thema Cytologie Zelle als Struktur- und Funktionseinheit - Struktur-Funktions-Beziehungen am Beispiel der Biomembran - Funktion und Grenzen des Flüssig-Mosaik-Modells begründen - passive und aktive Stofftransporte an der Zelle erklären und deren Bedeutung Membranmodell: Flüssig-Mosaik- Modell FMM im Vergleich mit einem anderen Membranmodell Diffusion, Osmose, Kapillarität, Ionenpumpen Plasmolyse / Deplasmolyse 8-10 Std. Experimentelle Methode anwenden Experimente zur Diffusion und Osmose Experimente zur Plasmolyse und Deplasmolyse Membranflußvorgänge Laterale Diffusion von Membranproteinen - Plasmolyse und Deplasmolyse bei pflanzlichen Zellen experimentell nachweisen und die Vorgänge erklären - Experimente zur Diffusion und Osmose durchführen und analysieren Passive und aktive Transportvorgänge Physikalische/chemische Grundlagen Kompartimentierung - Arbeitsteilung Endo- und Exocytose Modellkritik an einem exemplarischen Beispiel

6 Thema Stoff- und Energiewechsel Stoff- und Energieumsatz - den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion von Zellbestandteilen am Beispiel von Chloroplasten und Mitochondrien - die Bedeutung von Stoffaufbau und Energieumsatz für die Zelle - die autotrophe Assimilation (am Beispiel der Fotosynthese) beschreiben - Atmung und Gärung als Formen der Dissimilation beschreiben - den Zusammenhang zwischen Assimilation und Dissimilation - Assimilation und Dissimilation vergleichen - die Funktion von ATP als universellem Energieträger erklären - die Bedeutung der Stoff- und Energiewechsel für die Zelle / den Organismus Grundlagen Blattfarbstoffe und Lichtabsorption Bau und Funktion von Chloroplasten Schematischer Überblick über lichtabhängige und lichtunabhängige Reaktion der Fotosynthese modellhafter Aufbau von Glucose und Stärke Nachweis von Glucose und Stärke Nachweis der enzymatischen Spaltung von Stärke Bedeutung von ATP Bau und Funktion von Mitochondrien Schematischer Überblick über die Zellatmung Formen des Stoff- und Energiewechsels (heterotrophe und autotrophe Assimilation, Atmung und Gärung als Dissimilation) Grundlagen EM Bild der Zellorganellen; Aufbau Blatt Grundlagen Redoxreaktionen 15 Std. Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen, durchführen, protokollieren und auswerten sowie Fehlerbetrachtungen vornehmen Experimente zu Glucose und Stärke und deren Auswertung Planet Schule: Chloro der Chloroplast Links zu Animationen Fotosynthese: college/boyer/ / animations/photosynthesis/ photosynthesis.swf departments/biology/bio231/ Nr 49 Mikroskopie Blattquerschnitt Chromatographie Nachweis der Fotosyntheseprodukte

7 Thema Stoff- und Energiewechsel Enzyme als Biokatalysatoren in Zellen - die Bedeutung von Enzymen - den Aufbau eines Enzyms beschreiben - Enzyme als Struktur- und Funktionseinheit darstellen - den Ablauf einer enzymatischen Reaktion beschreiben - den Einfluss eines Enzyms auf Aktivierungsenergie und Reaktionsgeschwindigkeit - grafische Darstellungen zur Abhängigkeit der Enzymwirkung von Temperatur oder ph-wert interpretieren - die Regulation von enzymatischen Reaktionen durch Inhibitoren erklären - experimentell die Enzymwirkung und die Abhängigkeit der Enzymwirkung von Temperatur oder ph-wert nachweisen Enzyme als Biokatalysatoren (am Beisp. Fotosynthese) Aufbau Enzyme (ohne Proteinbiosynthese), Apoenzym, Co-Faktor Eigenschaften von Enzymen Ablauf, Beeinflussung und Regulation von enzymatischen Reaktionen 6-8 Std. Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen, durchführen, protokollieren und auswerten sowie Fehlerbetrachtungen vornehmen Experimente zur Enzymaktivität und der Abhängigkeit von äußeren Faktoren Darstellung der Versuchergebnisse in geeigneter Form Interpretation von graphischen Darstellungen der Versuchsergebnisse Exp. Katalase Exp. alkoholische Gärung Enzympraktikum mit Katalase und Urease zu Temperatur- und ph- Optimum, kompetitiver und nicht-kompetitiver Hemmung

8 11/2 3. Ökologie 4. Neurophysiologie Kompetenzen Inhalte Zeit Method. Schwerpkt.. Schulspezifische Hinweise Thema Ökologie Das Ökosystem als Organisationseinheit des Lebens - die Bedeutung und Strukturierung der Biosphäre - Ökosysteme als Struktur- und Funktionseinheit beschreiben - die ökologische Potenz einer Art erklären und grafisch darstellen - Angepasstheiten und Anpassungen an unterschiedliche Faktoren erklären und deren ökologische Bedeutung - ein Ökosystem in seinen Ernährungsstufen beschreiben - den Stoff- und Energiestrom in einem Ökosystem am Beispiel des Kohlenstoffkreislaufs beschreiben - Organismen und Ökosysteme als lebende Systeme beschreiben Biotop Biozönose Abiotische Umweltfaktoren (Temperatur und Licht oder Wasser) Biotische Umweltfaktoren (Räuber-Beute-Beziehungen, Konkurrenz) Licht-/Schattenpflanze, Licht-/ Schattenblätter Optimumskurve Ökologische Potenz, Toleranzbereich Ökologische Nische Nahrungskette, -netz Produzenten, Konsumenten, Destruenten (Trophiestufen) Kohlenstoffkreislauf Std. Diagramme auswerten Textanalyse Energiepyramide beschreiben ggf. Untersuchung und Analyse eines Ökosystems Untersuchung von Blattquerschnitten Bestimmungsübungen Parasitismus Symbiose

9 Thema Ökologie Stabilität von Ökosystemen - die relative Stabilität von Ökosystemen durch Selbstregulation erklären - die Entwicklung von Populationen mit Hilfe der Volterra- Gesetze erklären - die Regulation der Populationsdichte durch das Zusammenwirkungen verschiedener interund intraspezifischer Faktoren erklären - die Sensibilität unterschiedlicher Ökosysteme auf Einflüsse diskutieren Biologisches Gleichgewicht am Beispiel von Räuber-Beute-Beziehungen darstellen Zusammenhang zwischen Biodiversität und Stabilität eines Ökosystems Volterra-Gesetze am Beispiel einer Räuber-Beute-Beziehung Fortpflanzungsstrategien Wirkungen von Schädlingen in Monokulturen 8 Std. Biologische Sachverhalte beschreiben, vergleichen und klassifizieren sowie Fachtermini definieren Ursache-Wirkungs-Beziehungen ableiten und biologische Sachverhalte begründen Interpretation von graphischen Darstellungen Vergleiche: Anwendungsbereich Ökologie Einfluss des Menschen Diskussion Biodiversität vs. Monokultur

10 Thema Ökologie Dynamik von Ökosystemen - Veränderungen von Ökosystemen in unterschiedlichen Zeiträumen vergleichen - Aspektfolgen und Sukzessionen beschreiben bzw. Aspektfolge, Sukzession und Klimax an einem geeigneten Beispiel (regionale Absprache: Ökosystem See als genereller Schwerpunkt) 6 Std. Interpretation von Diagrammen - Eingriffe des Menschen in Ökosysteme und ihre Folgen sachgerecht und kritisch bewerten - Maßnahmen zum Umweltschutz bewerten Wirtschaftliche Nutzung von Ökosystemen und ihre Folgen Nachhaltigkeit Abwasserreinigung Recycling Nachwachsende Rohstoffe Informationen über die Beeinflussung der Umwelt nach Möglichkeit an einem Beispiel aus der Region sammeln Abwasserreinigung Guanabara Bucht Recycling in Rio Kritische Reflexion des eigenen Umweltverhaltens

11 Thema Neurophysiologie Information und Kommunikation - die Bedeutung der Informationsaufnahme und verarbeitung durch Organismen - die Bedeutung der Kommunikation zwischen Organismen - die Spezifik der Informationsübertragung im tierischen / menschlichen Nervensystem Informationsaufnahme durch ein exemplarisches Sinnesorgan (Wdh. aus der Sek I) Rezeptor Rezeptorpotential Bau und Funktion der Nervenzelle Saltatorische Erregungsweiterleitung Bau und Funktion Synapse Ruhe- und Aktionspotential Verrechnung an Synapsen (Summation, Extinktion) 8-9 Std. Diagramme auswerten Textanalyse Aufbau ZNS Kontinuierliche Erregungsweiterleitung

12 Thema Neurophysiologie Anwendung der Neurobiologie - die Wirkung von psychoaktiven Stoffen und Nervengiften auf Synapsen bzw. Nervenzellen erklären - die Gesundheitsgefährdung durch psychoaktive Stoffe begründen und damit im Zusammenhang stehende persönliche und gesellschaftliche Probleme diskutieren Wirkung von Synapsengiften an zwei Beispielen Wirkung von Drogen an zwei Beispielen (Nikotin, Kokain) 4. Std. Auswertung von Diagrammen und Versuchsergebnissen Kritische Auseinandersetzung von legalen und illegalen Drogen Schülervortrag (Drogen)

13 12/1 5. Genetik Kompetenzen Inhalte Zeit Method. Schwerpkt. Schulspezifische Hinweise Thema: Genetik Klassische Genetik - Die Weitergabe von genetischer Information erklären - Rekombination am Beispiel der 1. und 2. Mendelschen Regel - autosomale / gonosomale Vererbung - rezessive und dominante Anlagen - Stammbaumanalyse: autosomal dominat / rezessiv gonosomal dominat / rezessiv 5-6 Std. Stammbaumanalyse Die klassische Genetik kann vor oder nach der Molekulargenetik behandelt werden Wdh.und Vertiefung der klassischen Genetik aus Stufe 10 anhand der Humangenetik Genetische Beratung - Karyogramm - Gendefekte - Genwirkketten

14 Thema Genetik Reproduktion und Entwicklung der Zelle / Molekulargenetik - die Zellteilung beschreiben und deren Bedeutung als Grundlage für Reproduktion - den Zusammenhang zwischen der Struktur des Zellkerns und seinen Funktionen - zelluläre und molekulare Grundlagen der Speicherung genetischer Information beschreiben - die Weitergabe von genetischer Information erklären und ihre Bedeutung für die Zellteilung bzw. für die geschlechtliche Fortpflanzung - die Realisierung genetischer Informationen erklären und die Bedeutung von Proteinen / Enzymen für die Merkmalsausprägung - die Veränderung von Erbinformationen durch Mutation erklären - Konstanz und Variabilität bei der Fortpflanzung und Entwicklung erklären Geschlechtliche Fortpflanzung Prinzip der Mitose, Prinzip der Meiose, Crossing Over Zellkern, Chromosomen, Chromosomensatz, Chromatin, DNA und RNA, Gen, Zellteilung Struktur DNA und RNA, Zellorganellen (Ribosomen und ER) Identische Replikation Proteinbiosynthese: Genetischer Code, Reifung, Transkription, Translation, Bedeutung von ER und Ribosomen, Bedeutung von Proteinen (z.b. als Strukturproteine, Bestandteile von Enzymen), Merkmalsausprägung Bedeutung von Mitose für Konstanz, Bedeutung von Meiose, Rekombination, Mutation und Modifikation für Variabilität Std. Modellentwicklung und -anwendung Modellverständnis Textanalyse Planet Schule Operonmodell Substratinduktion, Endproduktrepression Grob: Genregulation bei Eukaryoten Homöoboxgene Reparaturmechanismen

15 Thema Genetik Anwendungsbereich Genetik / Gentechnik können - die Verfahrensschritte zur Herstellung transgener Bakterien erklären und die Bedeutung transgener Bakterien an einem Beispiel - weitere gentechnische Verfahren erklären und deren Bedeutung - die Weitergabe genetischer Informationen bei ungeschlechtlicher und geschlechtlicher Fortpflanzung vergleichen - Bau und Funktion Procyte - Plasmid und Fremdgen - Humaninsulin Beispiel: Genetischer Fingerabdruck - PCR - Gelelektrophorese Klonierung im Vergleich zur geschlechtlichen Fortpflanzung Embryonale Stammzellen 12 Std. Informationen sachkritisch analysieren, strukturieren und adressatengerecht präsentieren Bedeutung, Tragweite und Grenzen naturwissenschaftlicher Methoden und deren Anwendung bewerten HUGO DNA Sequenzierung (Sanger) Schrotschuß (Venter) Stammzellentherapie Tissue engineering - embryonale und differenzierte Zellen vergleichen und deren Bedeutung in der Medizin Diskussion eines aktuellen Beispiel Interpretation gentechnischer Darstellungen - sich mit den ethischen Dimensionen der Gentechnik und der Reproduktionsbiologie auseinander setzen PID Kritische Bewertung gentechnischer Eingriffe Ethische Betrachtung Film: Das Klonschnitzel

16 12/2 6. Evolution Kompetenzen Inhalte Zeit Method. Schwerpkt. Schulspezifische Hinweise Thema Evolution Dynamik von Ökosystemen - Zusammenhänge zwischen der Evolution der Lebewesen und Veränderungen von Ökosystemen - Methoden der Stammesgeschichtsforschung beschreiben, Bedeutung und Grenzen naturwissenschaftlicher Belege für die Untermauerung einer Theorie Vergleich der Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin Synthetische Evolutionstheorie zur Erklärung der Artbildung Artbegriff an einem geeigneten Beispiel anwenden Mutation Rekombination Isolation Selektion 8-10 Std. Bedeutung, Tragweite und Grenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisse bewerten Textanalyse Homologien und Analogien Präzipitintest Protein, DNA Vergleich Coevolution Homologie, Analogie

17 Thema Evolution Einfluss naturwissenschaftlicher Erkenntnisse auf das Weltbild - die Evolution des Menschen beschreiben - die Bedeutung von Erkenntnissen über die Evolution für ein naturwissenschaftlich begründetes Weltbild - weitere Erklärungsansätze zur Entwicklung der Lebewesen aus naturwissenschaftlicher Sicht (an einem Beispiel) analysieren Out of Africa Hypothese Lucy und Co. Biogenetische Grundregeln Kreationismus 4 Std.

18 Leistungsbeurteilung: In den Jahrgängen 11 und 12/1 werden je Halbjahr 2 dreistündige Klausuren geschrieben, wobei der dt. Fachlehrer Aufgaben für 2 Stunden, der brasilianische Fachlehrer Aufgaben im Umfang von einer Stunde stellt. Die zweite Klausur im 12. Jahrgang wird unter Abiturbedingungen geschrieben (3 Zeitstunden). Im Halbjahr 12/2 wird nur eine Klausur geschrieben, die nur vom dt. Fachlehrer gestellt wird, da der gemeinsame Unterricht nach dem schriftlichen Abitur endet. Die Klausuren werden mit 50 % in die Gesamtbewertung eingerechnet. Die anderen 50 % resultieren aus der sonstigen Mitarbeit, zu der u.a. Tests, Referate/Präsentationen und Mitarbeit im Unterricht (sowohl mündlich als auch z.b. die Durchführung von Schülerexperimenten oder das Anfertigen mikroskopischer Zeichnungen) zählen.

19 Operatoren im Fach Bio (Physik / Chemie) Stand Januar 2012 Operator Beschreiben der erwarteten Leistung AFB ableiten auf der Grundlage von Erkenntnissen sachgerechte Schlüsse ziehen II abschätzen durch begründete Überlegungen Größenordnungen angeben analysieren systematisches Untersuchen eines Sachverhaltes, bei dem Bestandteile, dessen Merkmale und ihre Beziehungen zueinander erfasst und dargestellt werden II II anwenden einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode auf II einen anderen Sachverhalt beziehen aufstellen v. eine begründete Vermutung formulieren Hypothesen III auswerten Daten, Einzelergebnisse oder andere Elemente in einen Zusammen- III hang stellen, gegebenenfalls zu einer Gesamtaussage zusammenführen und Schlussfolgerungen ziehen begründen Sachverhalte auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusam- III menhänge zurückführen benennen Begriffe und Sachverhalte einer vorgegebene Struktur zuordnen I berechnen rechnerische Generierung eines Ergebnisses II

20 beschreiben Sachverhalte wie Objekte und Prozesse nach Ordnungsprinzipien strukturiert unter Verwendung der Fachsprache wiedergeben bestimmen rechnerische, grafische oder inhaltliche Generierung eines Ergebnisses II I beurteilen, zu einem Sachverhalt eine selbstständige Einschätzung nach fach- III bewerten wissenschaftlichen und fachmethodischen Kriterien formulieren beweisen mit Hilfe von sachlichen Argumenten durch logisches Herleiten III eine Behauptung/Aussage belegen bzw. widerlegen darstellen Sachverhalte, Zusammenhänge, Methoden, Ergebnisse etc. I strukturiert wiedergeben definieren die Bedeutung eines Begriffs unter Angabe eines Oberbegriffs und III invarianter (wesentlicher, spezifischer) Merkmale bestimmen diskutieren Argumente zu einer Aussage oder These einander gegenüberstellen III und abwägen dokumentieren alle notwendigen Erklärungen, Herleitungen und Skizzen darstellen I entwerfen/ zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranordnung finden III planen (Ex- und eine Experimentieranleitung erstellen perimente) erklären Strukturen, Prozesse, Zusammenhänge, usw. des Sachverhaltes II erfassen und auf allgemeine Aussagen/Gesetze zurückführen wesentliche Seiten eines Sachverhalts/Gegenstands/Vorgangs an Bei- II spielen oder durch zusätzliche Informationen verständlich machen herleiten aus Größengleichungen durch mathematische Operationen eine physi- II kalische Größe freistellen und dabei wesentliche Lösungsschritte kommentieren

21 interpretie- Sachverhalte, Zusammenhänge in Hinblick auf Erklärungsmöglich- III ren/deuten keiten untersuchen und abwägend herausstellen klassifizie-, Begriffe, Gegenstände etc. auf der Grundlage bestimmter Merkmale ren, ordnen systematisch einteilen II nennen Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten, Fakten ohne Erläuterung I wiedergeben protokollie- Ablauf, Beobachtungen und Ergebnisse sowie ggf. Auswertung ren (Ergebnisprotokoll, Verlaufsprotokoll) in fachtypischer Weise Wiedergeben I skizzieren Sachverhalte, Objekte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche I reduziert (vereinfacht) übersichtlich darstellen untersuchen Sachverhalte/Objekte erkunden, Merkmale und Zusammenhänge herausarbeiten II verallge- aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussage formulieren II meinern vergleichen Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Sachverhalten, Objekten, Lebewesen und Vorgängen ermitteln II zeichnen eine exakte Darstellung beobachtbarer oder gegebener Strukturen I anfertigen zusammen- das Wesentliche in konzentrierter Form darstellen fassen II